Considere os seguintes elementos: P e Ni.
a) Dê a configuração eletrônica completa e calcule a carga nuclear efetiva para o elétron mais energético de cada um desses elementos.
a) Dê a configuração eletrônica completa e calcule a carga nuclear efetiva para o elétron mais energético de cada um desses elementos.
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você pediu para a gente resolver um exercício de química que envolve dois elementos: fósforo § e níquel (Ni). A gente precisa fazer duas coisas aqui:
- Escrever a configuração eletrônica completa de cada um desses elementos.
- Calcular a carga nuclear efetiva para o elétron mais energético de cada elemento.
Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre configuração eletrônica e como calcular a carga nuclear efetiva. Vou te explicar passo a passo!
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre o que é configuração eletrônica. Basicamente, é uma maneira de mostrar como os elétrons estão distribuídos nos diferentes níveis e subníveis de energia ao redor do núcleo de um átomo. Isso nos ajuda a entender as propriedades químicas do elemento.
Vamos começar com o fósforo §. O fósforo tem um número atômico de 15, o que significa que ele tem 15 prótons no núcleo e, em um átomo neutro, também tem 15 elétrons.
A configuração eletrônica do fósforo é:
Isso significa que os elétrons estão distribuídos assim:
- 2 elétrons no primeiro nível de energia (1s²)
- 8 elétrons no segundo nível de energia (2s² 2p⁶)
- 5 elétrons no terceiro nível de energia (3s² 3p³)
Passo 3
Agora, vamos para o níquel (Ni). O níquel tem um número atômico de 28, então ele tem 28 prótons e, em um átomo neutro, 28 elétrons.
A configuração eletrônica do níquel é um pouco mais complexa:
Desse jeito:
- 2 elétrons no primeiro nível (1s²)
- 8 elétrons no segundo nível (2s² 2p⁶)
- 18 elétrons no terceiro nível (3s² 3p⁶ 3d⁸)
- 2 elétrons no quarto nível (4s²)
Passo 4
Agora, vamos calcular a carga nuclear efetiva (Zₑ) para o elétron mais energético de cada elemento. A carga nuclear efetiva é a carga positiva sentida por um elétron, levando em conta o efeito de blindagem dos outros elétrons.
Para simplificar, vamos usar uma fórmula aproximada:
Onde:
- $ Z $ é o número atômico (número de prótons).
- $ S $ é a constante de blindagem, que representa os efeitos dos elétrons internos.
Vamos calcular isso para cada elemento.
Passo 5
Para o fósforo §:
- Número atômico ($ Z $) = 15
- Elétron mais energético está no subnível 3p³
- Para calcular $ S $, consideramos os elétrons que estão mais internos que o 3p. Isso inclui:
- 2 elétrons no 1s
- 8 elétrons no 2s e 2p
- 5 elétrons no 3s e 3p até o elétron mais externo
Usando uma regra simplificada de blindagem ($ S \approx $ elétrons internos):
Então,
Para o níquel (Ni):
- Número atômico ($ Z $) = 28
- Elétron mais energético está no subnível 3d⁸ (apesar de estar no nível 4, os elétrons 3d contribuem para a blindagem)
- Calculando $ S $:
- 2 elétrons no 1s
- 8 elétrons no 2s e 2p
- 18 elétrons no 3s, 3p e 3d
- 2 elétrons no 4s
Usando uma regra simplificada:
Então,
Resposta
A carga nuclear efetiva para o elétron mais energético é:
- Fósforo §: $ Zₑ = 5 $
- Níquel (Ni): $ Zₑ = 8 $